Quomodo Fibra Carbonis ex Petrolio/Bitumine in "Aurum Nigrum" convertitur?

Potestis credere? Structura fundamentalis racquetorum victoribus Olympicis aptorum ad frangendum volantes pilulas ad 300km/h, currucae F1 corporibus patiens eruptiones 0-100km/h in 2,3 secundis, immo tegumenta exteriores rocketarum spatiales atmosphaeram penetrantium – origo ipsa e 'residuo nigro' relicto post olei raffinationem proficiscitur?

Hodie in altum descendimus in mirabilem ascensum carbonis fibrae, quae est 'princeps' scientiae materialium. Discere quam humiles asphaltes petrolei per infinitas probationes transierint, ut transformarentur in 'aurum nigrum' pretiosius argento!

Cur dicitur "aurum nigrum"?
Antequam hanc transformationis viam aggrediatur, primum quaestionem fundamentalem tractemus: cur saepe comparatur fibra carbonis auro?
(1) Pretium eius vere 'dignum auro' est: fibra carbonis vulgaris pluria millia yuan per kilogramma constat, dum fibra carbonis classis aeroplanorum summi usus usque ad 20.000 yuan per kilogramma ascendit — carior argento (circa 5 yuan per grammo).

(2) Praestantia est valida: Unam tantum quartam partem ponderis ferri habet, tamen decuplam vim superat, corrosioni in acidis fortibus resistit et non frangitur ad -180°C.

(3) Rara eius est mirabiliter valida: tantummodo una duodecim fere nationum per totum orbem technologiam productionis in magnam partem habent, cum fibra carbonis praemiata ut "materia strategica" habeatur — ita etiam invetarata difficilis ad quaerendum.

Hic 'omnium horarum' ex asphalto oritur, quod productum est raffinationis petrolei — instar extracti diamantorum e carbonum cumulis, ubi singula gradus plena sit admirationis.

Ab Asphalto ad Fibram Carbonis: Processus Quinque Graduum 'Alchemiae' Ubi Nullus Singulus Gradus Praeteriri Possit!

Gradus Primus: Electio Materialis — Flos et Facultas: Bitumen Praemiatum
Non omne bitumen redire potest. Bitumen quod in aedificatione viarum solemus usitare nimis multas impuritates continet et parvum carbonis pondus habet, adeo ut inutilis sit. Tantummodo 'bitumen speciale' summae puritatis, magni carbonis contenti (90%), et parvi sulphi ac metallorum contenti ad productionem fibrae carbonis uti potest.

Ingeniarii extractionem solventis adhibent ut asphalton "balneent": eum in solventibus specialibus immergunt ut impuritates, velut sulphur, nitrogenium et metalla gravia, extrahant, non secus ac cum harenam tamisamus. Tum destillatio structuram molecularem affinat, ei facultatem tribuens ut in filamenta trahi possit et altas temperaturas ferre possit.

Hic stadium simile est electioni athletarum: tantum qui habent "firmas fundationes" possunt subsequentem exercitationem intensivam ferre.

Gradus Secundus: Fili factio — trahere "filos aureos" decies tenuiores quam crinis capitis.
Bitumen purificatum ad 200–300°C calefit, transformaturque in "massam" viscosam instar mellis. Haec massa deinde per "placam spinneret" perfunditur quae foraminula parva plena est — singula diametro 5–50 micrometra (comparata crine humano cuius mensura est 50–100 micrometra), tenuiora quam acus sutoria!

Filamenta asphalts quae per has effluunt aperturas statim immerguntur in aqua frigida vel in aere refrigerato ut 'rescindantur et congeantur', formantes continue 'filorum catenas asphalts'. Hic gradus praecipuam requirit peritiam technicam: paulo maior velocitas extrudendi filamenta rumpenda efficit; paulo minor temperies refrigerandi eos fragiles reddit; etiam una obstruens apertura totam filamentorum partem inutilis reddit.

Aliquis eum comparare posset 'artificialiter producendo baccas bombycis', nisi filamentum extrusum decies tenuius sit quam sericum.

Gradus Tertius: Prae-oxidatio — Filamento induens 'vestimentum igne-resistens'
Filamentum asphalts nuper textum res est tenera: ad levissimum tractionem rumpitur et ad levissimam scintillam accenditur. Ut id fiat durum et elasticius, primum opus est ut igne-resistens fiat.

Filamentum crude in fornacem, quae ad 150–300 °C calefit, ponitur, ubi per horas aliquot in aere lente calefit. Hac in processione elementa hydrogenii et oxygenii paulatim e filamento asphalti effugiunt. Structura molecularis eius ex lineari in statum reticulatum mutatur, et color eius ex nigro in fusco-ater fit. Id quod praecipue est: ignem resistentem fit!

Hic gradus prorsus omitti non potest: si praeeoxydatio omittatur et processio alti-temperaturae statim incepat, filamentum asphalti statim uretur, ita ut omnes anteriores conatus frustra pereant. Praeterea, calefactio lenta esse debet; festinatio "internam tensionem inaequalem" in filamento generaret, quae rimas causaret.

Gradus Quartus: Carbonisatio — Perfectionatio altis temperaturis ad producendum "squeletum carbonis purum"
Filamentum rudis, iam coopertum "veste ignifuga", perferre debet "ludum suprēmum" intra fornacem carbonizātionis. Haec fornax opus agit ad temperiēs quae variant ab 1000 usque ad 1800°C et ambientes absque ōxygēne servāre dēbet (aliter carbō ōxidārētur in carbōnī diōxidum).

Hīs temperiēbus ēxtremīs, ultimae particulae elementōrum nōn-carbonicōrum (ut hydrogenium et nitrogenium) in filamentō "effugiunt" ut gasēs. Quod remanet est fere carbō purus (contentus carbonis 90%), cuius structūra mōleculāris ordine redintegrātur in "crystalla similia graphite". Hoc in statū, "filamentum asphalticum" formaliter sublātum est ad "praecursōrem fibrae carbonicae"!

Temperatura carbonizandi directe determinat pretium carbonis fibri: fibrum carbonis industriae gradus fieri potest ad circiter 1000°C, sed gradus aeroplanorum spatialis requirit temperaturas ultra 2000°C. Hoc ducit ad dispositio crystalli carbonis magis ordinatam et vim quae plurifariam augetur, quae naturalem pretii incrementum efficit.

Gradus Quintus: Tractatio Superficielis — Connexionibus Constituendis pro Fibra Carbonis
Fibrum carbonis recentissime carbonizatum superficiem habet tam levem quam vitrum, quod tendit 'delabier' cum materiales ut resina vel metallum coniungitur – instar duorum laminarum vitri levium pressarum invicem, quae tamen subito discedunt. Deinde fibrum carbonis tractatum texitur in pannum (pannum carbonis fibri supra dictum) vel secatur in fibras breves, formans "squeleton centrale" materialium composita.
Ad hoc tempus, iter "metamorphosis" bi-vel trimensile, quod coepit ab asphalto, tandem perfectum est.

Haec parva nota sunt ignota nonaginta pro centum hominum!

non omnis fibra carbonii e pix petrolei oritur: praeter pix petrolei, polyacrylonitrilum (PAN) et fibras viscosas etiam ad producendam fibras carbonii uti possunt. Fibra carbonii ex PAN facta 90% productionis globalis tenet, dum fibra ex pix facta magis apta est ad applicationes summas et fortiores.

unam tonnam fibrarum carbonii producere 20 tonnas materiae primae consumit: a pix ad fibras carbonii, ratio redditus infra 5% cadit. Mirum sane quod tam cara sit.

sina monopolium fregerit: antehac fibra carbonii summa ab Europa, America et Iaponia tenebatur. Nunc Sina productio massiva fibrarum carbonii gradus T1100 (gradus aeroplanorum) assecuta est, pretio 30% inferiore quam importata.

Quam fibrarum carbonii productos renovisti?
Fibra carbonii procul dubio in vita nostra cotidiana non longe abest: praeter aeroplanos et curriculos, nunc in telis summis bicyclorum, brachiis dronorum, et etiam in tegumentis phialarum telephonorum apparet.

Num umquam producta ex fibra carbonii in tuis circumstantiis reppisti? An quae futurae adhibitiones huius materiae putas? Sententias tuas in commentariis partire!

Asphaltum petrolei humile per menses aliquot mirabili transformatione processit, evolvendo in «aurum nigrum» quod manufacturam praeclarissimam sustinet. Hoc spectaculo continetur studium ingens quaerendi praecisionis ad millimetrum a parte engineerorum multorum, et investigatio humana finium scientiae materialium augendorum. Proxime cum productum ex fibra carbonii videris, fortasse recordaberis: olim non plus fuisse quam reliquias petroleum iactas.